金剛石是已知自然界中最硬的物質(zhì)，包括天然金剛石和人造金剛石。人造金剛石因其優(yōu)異的熱、電、力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體及電子器件、切削與鉆探材料、光學(xué)材料以及珠寶首飾材料。

人造金剛石是通過(guò)人工模擬天然金剛石結(jié)晶條件和生長(zhǎng)環(huán)境采用科學(xué)方法合成出來(lái)的金剛石晶體，其合成方法主要為高溫高壓法（HTHP）、化學(xué)氣相沉積法（CVD）。

高溫高壓法（HTHP）是以石墨粉、金屬觸媒粉為主要原料，通過(guò)液壓裝置保持恒定的超高溫、高壓條件來(lái)模擬天然金剛石結(jié)晶條件和生長(zhǎng)環(huán)境合成出金剛石晶體。

化學(xué)氣相沉積法（CVD）是含碳?xì)怏w和氫氣混合物在高溫和低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力下被激發(fā)分解，形成活性金剛石碳原子，并通過(guò)控制沉積生長(zhǎng)條件促使活性金剛石碳原子在基體上沉積交互生長(zhǎng)成金剛石單晶。

目前，CVD法已成功地發(fā)展了許多種，如熱絲CVD法、直流電弧等離子體CVD法、微波等離子體CVD法等。

熱絲CVD法

HFCVD法是制備金剛石薄膜最早、也是較為成熟的方法之一。熱絲法與其他方法相比，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)過(guò)程容易控制，適合大面積金剛石薄膜及顆粒的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。該方法是利用熱絲加熱反應(yīng)腔室內(nèi)的氫氣、甲烷等反應(yīng)氣體，氣體受熱分解成為等離子體，含碳活性基團(tuán)在基片臺(tái)發(fā)生反應(yīng)，沉積金剛石晶體。

直流電弧等離子體CVD法

直流電弧等離子體噴射裝置如下圖所示，腔體的上方由同軸型的兩個(gè)電極組成，中間電極接高功率直流電源負(fù)極，另一電極接正極，等離子體下邊具有冷卻結(jié)構(gòu)和抽氣結(jié)構(gòu)，可宏觀調(diào)節(jié)腔內(nèi)氣壓和沉積溫度。反應(yīng)氣體在低壓環(huán)境中被電場(chǎng)擊穿產(chǎn)生電弧，電弧激發(fā)等離子，由于溫度和壓力迅速升高，氣體從噴嘴處噴出，大量的含碳活性基團(tuán)在襯底上沉積，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的金剛石制備。

微波等離子體CVD法

MPCVD裝置由微波系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、氣路、水路以及控制系統(tǒng)組成。

此類裝置的原理是：由微波源將電能轉(zhuǎn)化為微波能量，微波依次經(jīng)過(guò)環(huán)形器、阻抗匹配器、波導(dǎo)、模式轉(zhuǎn)換器、同軸結(jié)構(gòu)進(jìn)入諧振腔，波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸模式為TE10模式，經(jīng)過(guò)模式轉(zhuǎn)換器后進(jìn)入諧振腔以TM模式諧振，在諧振腔內(nèi)部的基片臺(tái)上方聚焦形成強(qiáng)電場(chǎng)。當(dāng)腔室內(nèi)的氣體和微波的輸入功率互相匹配時(shí)，氣體在強(qiáng)電場(chǎng)處被電離成為等離子體，溫度達(dá)到預(yù)期后，通入甲烷、氮?dú)庖约皻鍤獾葰怏w，反應(yīng)氣體裂解成CH₂、CH₃、C₂H₂以及OH等基團(tuán)，含碳活性基團(tuán)在籽晶表面發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)，形成sp³雜化的金剛石相和sp²雜化的石墨相，由于氫氣對(duì)石墨的刻蝕作用大于對(duì)金剛石的刻蝕速度，從而實(shí)現(xiàn)金剛石的生長(zhǎng)。     

碳方程的50200A MPCVD設(shè)備在生長(zhǎng)多晶產(chǎn)品方面優(yōu)勢(shì)顯著，設(shè)備采用915MHZ的微波頻率，單爐可生產(chǎn)8英寸多晶產(chǎn)品，若用于生產(chǎn)單晶金剛石，單爐能夠穩(wěn)定產(chǎn)出多達(dá)489 片尺寸為 7*7mm 的單晶金剛石。設(shè)備運(yùn)行功率方面，采用50KW大功率裝置，更大尺寸的多晶產(chǎn)品意味著更高的生產(chǎn)效率和更低的單位成本，能夠滿足客戶大規(guī)模生產(chǎn)的需求。同時(shí)，我們的設(shè)備在技術(shù)方面也有著諸多創(chuàng)新和突破，確保了產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定性。有效降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。